CN110075447B - 一种经济便捷的微生物辅助防火制剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及应用微生物到森林防火领域，具体为使用甲烷氧化菌菌剂辅助防火。该菌剂成分及使用如下：将甲烷氧化菌Methylobacter ucrainicus YHQ单独或者与根瘤菌复配在营养液中培养，培养8‑10天后，使用自来水稀释，然后喷洒到森林土壤表层，降低甲烷浓度，防止因为甲烷浓度过高，引起火灾的发生，或者因局部甲烷浓度过高引起火灾的复燃。本发明是一种经济便捷的微生物辅助防火制剂，为预防森林山火的发生及控制提供有效的处理手段。

Description

一种经济便捷的微生物辅助防火制剂
技术领域
本发明涉及微生物技术，具体为一种利用甲烷氧化菌菌剂降低甲烷浓度的经济便捷的微生物辅助防火制剂。
背景技术
在降水少、风大的季节，火灾容易发生，会造成国家的重大损失。在国内外地区，仅2019年4月份，就有多处火灾发生。2019年4月2日，四川凉山森林火灾，有30名扑火队员殉职，4月7日上午，四川凉山木里火场出现复燃，越西县、冕宁县发生森林火灾。4月17日，沈阳市郊东部的棋盘山附近突发山火，沈阳共出动消防水车85辆、消防人员285人、武警官兵500余人、森林防火专业救援力量160余人参与灭火行动。早在2010年7月，俄罗斯森林火灾使得着火总面积超过19万公顷，经济损失逾65亿卢布(1美元约合29.83卢布)，造成至少53人死亡、500多人受伤，超过2000间房屋被毁。一个个惨痛的例子让我们更加注重森林防火。由于我国森林面积大，工作人员有限，这给森林防火带来诸多难度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用甲烷氧化菌消耗甲烷来减少火灾发生的经济便捷的微生物辅助防火制剂。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种经济便捷的微生物辅助防火制剂，微生物辅助制剂为按体积比为2-4：100的菌液和营养液；其中，所述菌液为甲烷氧化菌YHQ菌株或甲烷氧化菌YHQ菌株与伴生菌的复合菌株；所述营养液为（/L蒸馏水）：0.1 -0.3 g MgSO4·7H2O, 0.10-0.18 g CaCl2·6H2O，0.5-1.5 g KNO3，45-55 mL 磷酸缓冲液和 1.5-2.5 mL微量元素液。
所述经济便捷的微生物辅助防火制剂，其特征在于：所述甲烷氧化菌YHQ菌株已于2019年5月22日保藏在中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏编号为：CGMCC No. 17847，分类学命名为：Methylobacter ucrainicus YHQ, 地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号；所述伴生菌株为根瘤菌。
所述经济便捷的微生物辅助防火制剂，其特征在于：所述菌液为甲烷氧化菌YHQ菌株与伴生菌的混合菌液，两者菌液体积比为1:1-5。
所述的经济便捷的微生物辅助防火制剂，其特征在于：所述伴生菌为苜蓿中华根瘤菌（Sinorhizobium meliloti Rm1021）。
所述经济便捷的微生物辅助防火制剂，其特征在于：所述微量元素液（/L蒸馏水）:0.5 -1.5 g Na2-EDTA, 1.5 -2.5 g FeSO4·7H2O, 0.7 -0.9 g ZnSO4·7H2O, 0.02-0.04g MnCl2·4H2O, 0.02-0.04 g H3BO3, 0.15 -0.25g CoCl2·6H2O, 0.5 -0.7 g CuCl2·2H2O, 0.01-0.03 g NiCl2·6H2O和0.04-0.06 g Na2MoO4·2H2O。
所述微生物辅助防火制剂中菌液与营养液的体积比为2-4：100混合。
所述制剂作为防火制剂的应用。
所述制剂作为森林防火的辅助制剂的应用，其与水按体积比为1-10：100混合使用。
一种森林防火预防方法，将所述制剂与水混合，喷洒至阔叶林地区易燃气体燃烧高发地域进而防止火灾发生；或喷洒至起火点未燃烧区域地表，防止火灾蔓延；或待火势扑灭后，喷洒至发生过火灾的区域防止复燃。
所述制剂与水混合比例为4-10:100，喷洒浓度为44.98-67.47 L/km2。
本发明的有益效果：
1）本发明防火制剂通过降低甲烷浓度减少因甲烷燃烧引起的火灾，使森林防火不再盲目，而是有效地控制火灾的发生。
2）本发明防火制剂的培养成分简单，价格低廉，且微生物适应性强，一次使用，长期有效。
3）将本防火制剂与水混合，定期喷洒到森林里，能降低甲烷浓度，减少甲烷燃烧引起火灾的发生，其操作简单，有效时间长，且对环境友好。
4）本发明防火制剂，有利于降低火灾发生的风险，保护国家财产安全，维护社会稳定。
附图说明
图1为甲烷氧化菌YHQ菌株的甲烷氧化效果图；其中，YHQ指营养液接种YHQ菌株；而CK指营养液中不接种YHQ菌株。
图2为甲烷氧化菌YHQ菌株与伴生菌的复合菌剂转接四次的甲烷氧化效果图；其中，T-1指YHQ菌株与伴生菌的复合菌剂在营养液中培养；T-2指T-1转接到新鲜营养液中培养；T-3指T-2转接到新鲜营养液中培养；T-4指T-3转接到新鲜营养液中培养。
图3为甲烷氧化菌YHQ菌株以不同添加量添加到泥浆后甲烷氧化效果图；其中，泥浆为不接种YHQ菌株的对照；泥浆+1%YHQ指接种泥浆液体体积的1%量的YHQ菌株；泥浆+10%YHQ指接种泥浆液体体积的10%量的YHQ菌株。“*”指与对照组比较，有显著性差异（P<0.05）；“**”指与对照组比有极显著性差异（P<0.01）。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的具体实施方式做进一步说明，应当指出的是，此处所描述的具体实施方式只是为了说明和解释本发明，并不局限于本发明。
本发明根据森林里的枯枝落叶腐败后会产生大量有机酸，为土壤中的产甲烷菌提供底物，产生大量甲烷，特别是在阔叶林地区，由于落叶的覆盖，甲烷扩散速度慢，就会有大量甲烷聚集在土壤表面，当有自然或人为的火种时，就会燃烧，且迅速蔓延这一问题，提出通过降低森林里甲烷浓度能有效降低火灾发生的可能性，从而通过控制甲烷浓度来防火。
实施例1
1）营养液的制备：
用电子天平分别称量0.2 g MgSO4·7H2O, 0.14 g CaCl2·6H2O，1.0 g KNO3，并用注射器取50 mL 磷酸缓冲液 (5.44 g/L KH2PO4, 5.68 g/L Na2HPO4) 和 2 mL微量元素液（/L: 1.0 g Na2-EDTA, 2.0 g FeSO4·7H2O, 0.8 g ZnSO4·7H2O, 0.03 g MnCl2·4H2O,0.03 g H3BO3, 0.2 g CoCl2·6H2O, 0.6 g CuCl2·2H2O, 0.02 g NiCl2·6H2O和0.05 gNa2MoO4·2H2O），添加到去离子水中，混匀后定容到1 L，加氢氧化钠调节pH值至7.0，取25ml培养基分装到125 mL西林瓶，丁基胶塞密封，再用铝盖封口，于121℃灭菌20 min。
2）甲烷氧化菌菌剂制备及菌剂活性检验：
在超净工作台中，取1 ml甲烷氧化菌YHQ接种到上述25 mL培养基中作为实验组，同时以不添加甲烷氧化菌YHQ作为对照组（CK），并且每个组按5 %（v/v）（甲烷体积/顶空体积）添加量加入5 mL甲烷，每个处理设3个重复，在30 ℃暗室条件下静止培养8天，期间利用高效气相色谱仪(Agilent 7820A, USA)检测甲烷浓度来确定甲烷氧化活力（参见图1）。
从图1中可以看出，甲烷氧化菌YHQ菌株在8天内就可降解2.0 μM（50000 ppm）甲烷，能够很好地起到降低甲烷浓度的效果。且培养基成分容易获得，使用量少，成本低。且菌株的稳定性好，培养简单，可控性强，使得菌剂得到广泛应用成为可能。因此甲烷氧化菌YHQ具有降低甲烷浓度的特征，能够实现本发明的目的。
实施例2
1）营养液的制备：
用电子天平分别称量0.2 g MgSO4·7H2O, 0.14 g CaCl2·6H2O，1.0 g KNO3，并用注射器取50 mL 磷酸缓冲液 (5.44 g/L KH2PO4, 5.68 g/L Na2HPO4) 和 2 mL微量元素液（/L: 1.0 g Na2-EDTA, 2.0 g FeSO4·7H2O, 0.8 g ZnSO4·7H2O, 0.03 g MnCl2·4H2O,0.03 g H3BO3, 0.2 g CoCl2·6H2O, 0.6 g CuCl2·2H2O, 0.02 g NiCl2·6H2O和0.05 gNa2MoO4·2H2O），添加到去离子水中，混匀后定容到1L，加氢氧化钠调节pH值至7.0，取25 ml培养基分装到125 mL西林瓶，丁基胶塞密封，再用铝盖封口，于121℃灭菌20min。
2）甲烷氧化菌菌剂制备及菌剂活性检验：
在超净工作台中，0.5mL甲烷氧化菌YHQ和0.5mL苜蓿中华根瘤菌Rm1021接种到上述25 mL培养基中，按5%（v/v）添加量加入5 mL甲烷，在30 ℃暗室条件下静止培养10天，该培养物为T-1，在整个培养过程中采用高效气相色谱仪检测甲烷浓度，当近一半甲烷被消耗时，转接1 mL培养物到25 mL新鲜培养基，按5%（甲烷体积/顶空体积）添加量加入5 mL甲烷继续培养，该培养物为T-2。如此反复，继续培养得到T-3、T-4。期间利用高效气相色谱仪(Agilent 7820A, USA)检测甲烷浓度来确定甲烷氧化活力（参见图2）。
从图2中可以看出，甲烷氧化菌复合菌剂连续转接4次后仍具有很好的甲烷氧化效果，2.0 μM（50000 ppm）甲烷大约需要10天降解完，复合菌剂虽不如单一加甲烷氧化菌效率高，但复合菌剂的抗逆性强，加强菌剂的稳定性，且固氮根瘤菌可增加土壤的肥力。因此甲烷氧化菌YHQ的复合菌剂具有降低甲烷浓度的特征，能够实现本发明的目的。
实施例3
1）营养液的制备：
用电子天平分别称量0.2 g MgSO4·7H2O, 0.14 g CaCl2·6H2O，1.0 g KNO3，并用注射器取50 mL 磷酸缓冲液 (5.44 g/L KH2PO4, 5.68 g/L Na2HPO4) 和 2 mL微量元素液（/L: 1.0 g Na2-EDTA, 2.0 g FeSO4·7H2O, 0.8 g ZnSO4·7H2O, 0.03 g MnCl2·4H2O,0.03 g H3BO3, 0.2 g CoCl2·6H2O, 0.6 g CuCl2·2H2O, 0.02 g NiCl2·6H2O和0.05 gNa2MoO4·2H2O），添加到去离子水中，混匀后定容到1L，加氢氧化钠调节pH值至7.0，取25 ml培养基分装到125 mL西林瓶，丁基胶塞密封，再用铝盖封口，于121℃灭菌20 min。
2）甲烷氧化菌菌剂制备：
在超净工作台中，取1 ml甲烷氧化菌YHQ作为实验组接种到上述25 mL培养基中，按5%（甲烷体积/顶空体积）添加量加入5 mL甲烷，在30 ℃暗室条件下静止培养8天，期间利用高效气相色谱仪(Agilent 7820A, USA)检测甲烷浓度来确定甲烷氧化活力。
3）甲烷氧化菌菌剂的稀释：
将上述具有甲烷氧化活性的菌液取1 mL与99mL自来水混合，得到1%甲烷氧化菌菌剂稀释液，另取10 ml菌液与90 mL自来水混合，得到10%甲烷氧化菌菌剂稀释液。
4）甲烷氧化菌菌剂在模拟环境样品的甲烷氧化效果：
在阔叶林地区取0-20 cm表层土，称取15 g土壤到125 mL西林瓶，共15瓶，其中5瓶加入15 mL 1%甲烷氧化菌菌剂稀释液（泥浆+1%YHQ组），5瓶加入15 mL 10%甲烷氧化菌菌剂稀释液（泥浆+10%YHQ组），最后5瓶加入15 mL自来水作为对照（泥浆组）。丁基胶塞密封，再用铝盖封口。按5%（甲烷体积/顶空体积）添加量加入大约5 mL甲烷。期间利用高效气相色谱仪(Agilent 7820A, USA)检测甲烷浓度来确定甲烷氧化活力（参见图3）。
从图3中可以看出，甲烷氧化菌YHQ菌株在模拟环境中仍具有很好的甲烷氧化效果，且接种10%的甲烷氧化效果比接种1%的显著性更强。因此甲烷氧化菌YHQ菌株在环境中仍具有降低甲烷浓度的特征，能够实现本发明的目的。
综述所述，在易燃气体甲烷存在时，添加甲烷氧化菌菌剂可以降低甲烷浓度，从而可以减少因为甲烷燃烧引起的火灾的发生，实现辅助防火的目的。

Claims (7)

1.一种经济便捷的微生物辅助防火制剂，其特征在于：微生物辅助制剂为按体积比为2-4：100的菌液和营养液；其中，所述菌液为甲烷氧化菌YHQ菌株或甲烷氧化菌YHQ菌株与伴生菌的复合菌株；所述营养液为（/L蒸馏水）：0.1 -0.3 g MgSO4·7H2O, 0.10-0.18 gCaCl2·6H2O，0.5-1.5 g KNO3，45-55 mL 磷酸缓冲液和 1.5-2.5 mL微量元素液；
所述甲烷氧化菌YHQ菌株已于2019年5月22日保藏在中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏编号为：CGMCC No. 17847，分类学命名为：Methylobacter ucrainicus YHQ；所述伴生菌株为根瘤菌。
2.按权利要求1所述经济便捷的微生物辅助防火制剂，其特征在于：所述菌液为甲烷氧化菌YHQ菌株与伴生菌的混合菌液，两者菌液体积比为1:1-5。
3.按权利要求2所述的经济便捷的微生物辅助防火制剂，其特征在于：所述伴生菌为苜蓿中华根瘤菌Sinorhizobium meliloti Rm1021。
4.按权利要求1所述经济便捷的微生物辅助防火制剂，其特征在于：所述微量元素液（/L蒸馏水）: 0.5 -1.5 g Na2-EDTA, 1.5 -2.5 g FeSO4·7H2O, 0.7 -0.9 g ZnSO4·7H2O,0.02-0.04 g MnCl2·4H2O, 0.02-0.04 g H3BO3, 0.15 -0.25g CoCl2·6H2O, 0.5 -0.7 gCuCl2·2H2O, 0.01-0.03 g NiCl2·6H2O和0.04-0.06 g Na2MoO4·2H2O。
5.按权利要求1-4任意一项所述的经济便捷的微生物辅助防火制剂，其特征在于：所述微生物辅助防火制剂中菌液与营养液的体积比为2-4：100混合。
6.一种权利要求1所述的经济便捷的微生物辅助防火制剂的应用，其特征在于：所述制剂作为防火制剂的应用。
7.按权利要求6所述的经济便捷的微生物辅助防火制剂的应用，其特征在于：所述制剂作为森林防火的辅助制剂的应用，其与水按体积比为1-10：100混合使用。
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